Journal of Rafsanjan University of Medical Sciences

fa بررسی کارایی فرآیند الکتروپرسولفات بهینه شده با پرکسیدهیدروژن در حذف COD فاضلاب بیمارستانی به کمک روش سطح پاسخ Efficiency of Electro-Persulfate Process Optimized with Hydrogen Peroxide in Removal of Hospital Wastewater COD by Response Surface Methodology بهداشت Environmental Health پژوهشي Research چکیده زمینه و هدف: فاضلابهای بیمارستانی دارای ترکیبات مقاومی مثل عوامل میکروبی، دترژنت‌ها، ترکیبات آلی‌هالوژن دار، هورمون‌ها، آنتی بیوتیک‌ها، ایزوتوپهای رادیواکتیو است که از فعالیتهای مختلف درمانی و تحقیقاتی تولید می‌گردد. هدف این مطالعه حذف اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (Chemical Oxygen Demand) COD فاضلاب بیمارستانی توسط روش الکتروپرسولفات بهینه شده با استفاده از روش سطح پاسخ است. مواد و روش‌ها: در این مطالعه آزمایشگاهی، از یک رآکتور الکتروشیمیایی مجهز به 4 الکترود میله ای آهنی، متصل به یک منبع برق مستقیم به منظور حذف COD فاضلاب استفاده شد. متغیرهای مستقل (دانسیته جریان، غلظت پرسولفات، غلظت پرکسید هیدروژن و pH اولیه) در برابر حذف COD به عنوان متغیر پاسخ، توسط نرم‌افزار 8.0.6 Design Expert با روش سطح پاسخ، بررسی و مدل پیشنهادی توسط آنالیز واریانس ANOVA تحلیل شد. یافته‌ها: کارآیی فرآیند حذف COD در شرایط بهینه در pH برابر با 2/5، غلظت پرسولفات 31 میلی‌گرم در لیتر، دانسیته جریان 40 میلی‌آمپر بر سانتی‌متر مربع و غلظت پرکسید هیدروژن 45 میلی‌مول بر لیتر برابر با 6/92 درصد بهدست آمد. میزان بالای ضریب تعیین برابر با 4/92 درصد و مقدار پایین ضریب تغییرات برابر با 58/4 درصد بهدست آمد. نتیجه‌گیری: روش سطح پاسخ نشان داد که بین مقادیر پیشبینی شده توسط مدل و نتایج حاصل از آزمایش‌ها تطابق وجود دارد. استفاده همزمان از دو واکنشگر (پرکسید هیدروژن و پرسولفات) راندمان حذف COD را افزایش می‌دهد. بنابراین به نظر می رسد، فرآیند الکتروپرسولفات با پرکسید هیدروژن یک روش کارآمد برای حذف COD فاضلاب ‌باشد. طراحی آزمون به روش سطح پاسخ از طریق کاهش تعداد آزمون‌ها، بهترین شرایط حذف COD را نشان می‌دهد. واژه‌های کلیدی: الکتروپرسولفات، پرکسیدهیدروژن، COD ، فاضلاب بیمارستانی، روش سطح پاسخ   Efficiency of Electro-Persulfate Process Optimized with Hydrogen Peroxide in Removal of Hospital Wastewater COD by Response Surface Methodology   B. Bina<a href="file://192.168.123.81/New%20folder2/%DA%86%DA%A9%DB%8C%D8%AF%D9%87%20%D9%85%D8%B5%D8%B1%D9%82%D8%A7%D9%86%DB%8C.docx#_ftn1" name="_ftnref1" title="">[1]</a>, Y. Hajizadeh<a href="file://192.168.123.81/New%20folder2/%DA%86%DA%A9%DB%8C%D8%AF%D9%87%20%D9%85%D8%B5%D8%B1%D9%82%D8%A7%D9%86%DB%8C.docx#_ftn2" name="_ftnref2" title="">[2]</a>, S. Karimi<a href="file://192.168.123.81/New%20folder2/%DA%86%DA%A9%DB%8C%D8%AF%D9%87%20%D9%85%D8%B5%D8%B1%D9%82%D8%A7%D9%86%DB%8C.docx#_ftn3" name="_ftnref3" title="">[3]</a>, H. Ahmadnia<a href="file://192.168.123.81/New%20folder2/%DA%86%DA%A9%DB%8C%D8%AF%D9%87%20%D9%85%D8%B5%D8%B1%D9%82%D8%A7%D9%86%DB%8C.docx#_ftn4" name="_ftnref4" title="">[4]</a>, M. Meserghani<a href="file://192.168.123.81/New%20folder2/%DA%86%DA%A9%DB%8C%D8%AF%D9%87%20%D9%85%D8%B5%D8%B1%D9%82%D8%A7%D9%86%DB%8C.docx#_ftn5" name="_ftnref5" title="">[5]</a>   Received: 26/09/2017  Sent for Revision: 25/12/2017    Received Revised Manuscript: 05/05/2018              Accepted: 26/05/2018   Background and Objectives: Hospital wastewaters contain persistent substances such as microbial factors, deterjents, halogenated organic compounds, hormones, antibiotics, and radioactive isotopes that are produced by a variety of  research and treatment activities. This study aimed to remove COD (Chemical Oxygen Demand) of hospital wastewater by optimized electro-persulfate process using response surface methodology Materials and Methods: In this laboratory study,  an electrochemichal batch reactor equipped with four iron electrodes connected to a DC power supply was used for eliminating COD of wastewater. The independent variables (current density, initial pH, H2O2 dosage, persulfate dosage) against COD removal as the dependent variable were investigated using 8.0.6 Design Expert software by the response surface method, and the proposed model was analyzed using ANOVA. Results: The optimal operational condition for COD removal with current density of 40 mA/cm2, initial pH of 5.2, persulfate dosage of 31 mg/L, and hydrogen peroxide dosage of 45 mM was 92.6%. High value of coefficient of determination was 92.4 % and low value of coefficient of variation 4.58%. Conclusion: The response surface  method showed that there was an agreement between the predicted values by the model and the results obtained from the experiments. Simultaneous use of two reactives (persulfate/H2O2) increaces the COD removal efficiency. Therefore, it seems that  electro-persulfate oxidation with hydrogen peroxide is an effective method for the the removal of hospital wastewater COD. Designing experiment using response surface methodology can show the best conditions for COD removal through reducing the number of experimental tests. Key words: Electro-persulfate, Hydrogen peroxide, COD, Hospital wastewater, Response surface methodology   Funding: This research was funded by Iran University of Medical Sciences. Conflict of interest: None declared.   How to cite this article: Bina B, Hajizadeh Y, Karimi S, Ahmadnia H, Meserghani M. Efficiency of Electro-Persulfate Process Optimized with Hydrogen Peroxide in Removal of Hospital Wastewater COD by Response Surface Methodology. J Rafsanjan Univ Med Sci 2018; 17 (5): 407-20. [Farsi]   <div>  <hr align="left" size="1" width="33%" > <div id="ftn1"> <div> </div> <ol> <li value="NaN">- Prof.,  Dept. of Environmental Health Engineering, School of Health, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran, </li> </ol> ORCID: 0000-0002-1718-6089</div> <div id="ftn2"><a href="file://192.168.123.81/New%20folder2/%DA%86%DA%A9%DB%8C%D8%AF%D9%87%20%D9%85%D8%B5%D8%B1%D9%82%D8%A7%D9%86%DB%8C.docx#_ftnref2" name="_ftn2" title="">[2]</a>- Assistant Prof., Dept. of Environmental Health Engineering, School of Health, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran, ORCID: 0000-0002-1901-4475</div> <div id="ftn3"><a href="file://192.168.123.81/New%20folder2/%DA%86%DA%A9%DB%8C%D8%AF%D9%87%20%D9%85%D8%B5%D8%B1%D9%82%D8%A7%D9%86%DB%8C.docx#_ftnref3" name="_ftn3" title="">[3]</a>- Expert in Charge of  Dept. of Environmental Health , West of Tehran Health Center, Iran University of Medical Sciences, Tehran, Iran, ORCID: 0000-0001-6521-143X</div> <div id="ftn4"><a href="file://192.168.123.81/New%20folder2/%DA%86%DA%A9%DB%8C%D8%AF%D9%87%20%D9%85%D8%B5%D8%B1%D9%82%D8%A7%D9%86%DB%8C.docx#_ftnref4" name="_ftn4" title="">[4]</a>-  Head of West of Tehran  Health Center, Iran University of Medical Sciences, Tehran, Iran, ORCID: 0000-0002-9258-2612</div> <div id="ftn5"><a href="file://192.168.123.81/New%20folder2/%DA%86%DA%A9%DB%8C%D8%AF%D9%87%20%D9%85%D8%B5%D8%B1%D9%82%D8%A7%D9%86%DB%8C.docx#_ftnref5" name="_ftn5" title="">[5]</a>- PhD Student of Environmental Health Engineering, School of Health, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran, ORCID: 0000-0002-5619-986X (Corresponding Author) Tel: (021) 66023041, Fax: (021) 66001931, E-mail: <a href="mailto:m_eserghany@yahoo.com">m_eserghany@yahoo.com</a></div> </div> الکتروپرسولفات, پرکسیدهیدروژن, COD , فاضلاب بیمارستانی, روش سطح پاسخ Electro-persulfate, Hydrogen peroxide, COD, Hospital wastewater, Response surface methodology 407 420 http://journal.rums.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-572-4&slc_lang=fa&sid=1 B. Bina بیژن بینا bbina123@yahoo.com 6900319475328460029942 6900319475328460029942 No Isfahan University of Medical Sciences دانشگاه علوم پزشکی اصفهان Y. Hajizadeh یعقوب حاجی زاده yaghoub_hajizadeh@yahoo.com 6900319475328460029943 6900319475328460029943 No Isfahan University of Medical Sciences دانشگاه علوم پزشکی اصفهان S. Karimi سارا کریمی kobra.karimi363@gmail.com 6900319475328460029944 6900319475328460029944 No School of Health, Iran University of Medical Sciences دانشگاه علوم پزشکی ایران H. Ahmadnia هاله احمدنیا dr.ahmadniya@gmail.com 6900319475328460029945 6900319475328460029945 No School of Health, Iran University of Medical Sciences دانشگاه علوم پزشکی ایران M. Meserghani مریم مصرقانی : m_eserghany@yahoo.com 6900319475328460029946 6900319475328460029946 Yes Isfahan University of Medical Sciences دانشگاه علوم پزشکی اصفهان